中國粉體網(wǎng)訊    由美國萊斯大學(xué)（Rice University）的材料學(xué)家Pulickel Ajayan領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，將碳納米管接上羧基和羥基后，充分研磨即可得到納米帶。這一發(fā)現(xiàn)將幫助我們制備得到很多具有特定性能的納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)物。



　　美國萊斯大學(xué)日前發(fā)明了一種非常簡單的方法利用碳納米管制備石墨烯納米帶，即通過研磨。

　　萊斯大學(xué)的材料學(xué)家Pulickel Ajayan說：此方法即是將兩種不同類型的化學(xué)修飾碳納米管混合。在研磨時，它們相互接觸，從而發(fā)生反應(yīng)并分開，目前此方法常用于化學(xué)溶液中。

　　Ajayan說道，這個過程仍然還是一個將分子附著在納米管上的化學(xué)反應(yīng)，即功能化。有趣的是，這個類似于研磨的簡單過程可以提供固體納米結(jié)構(gòu)之間的強化學(xué)耦合，并得到許多具有特定功能的新型納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)物。

　　在溶液中很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而本項工作是在固態(tài)條件下進(jìn)行的，那么問題來了，如果我們可以用碳納米管作為模板，將其功能化并在合適條件下發(fā)生反應(yīng)，那么這些大量的納米結(jié)構(gòu)和化學(xué)官能團(tuán)（chemical functional groups）反應(yīng)可以得到什么？

　　通過此過程，可以發(fā)生新型化學(xué)反應(yīng)并得到新型產(chǎn)物。Mohamad Kabbani是萊斯大學(xué)的一名研究生，也是本文的第一作者，他表示：利用不同納米體系的不用特性，我們可以促進(jìn)納米材料研發(fā)的革命性變化。

　　高導(dǎo)電的石墨烯納米帶，尺寸比頭發(fā)還細(xì)上幾千倍，在復(fù)合材料市場上很受歡迎。納米帶大大提高了材料的電子特性以及強度。

　　印度欽奈理工學(xué)院（Indian Institute of Technology Chennai）的一名化學(xué)系教授Thalappil Pradeep（本研究論文的合著者）說道：通過機械-化學(xué)轉(zhuǎn)換的方式控制這種結(jié)構(gòu)將是開發(fā)新應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵，這種軟化學(xué)方法在很多情況下都會發(fā)生，幫助我們更好地理解材料加工過程。

　　在試驗中，研究人員制備了兩組多壁碳納米管，一種被羧基修飾而另一種被羥基修飾。當(dāng)將其放在研缽中使用研杵研磨20分鐘以上時，這些化學(xué)添加劑相互發(fā)生反應(yīng)，使得碳納米管變成納米帶，此過程中還產(chǎn)生了一種副產(chǎn)品水。

　　Ajayan表示：這種偶然的發(fā)現(xiàn)無疑是令人興奮的，它將引領(lǐng)我們進(jìn)一步系統(tǒng)地研究固態(tài)時碳納米管的相互反應(yīng)，我們還將從頭進(jìn)行理論計算和建模研究。


圖片說明：萊斯大學(xué)的研究生Mohamad Kabbani使用研缽和研杵研磨碳納米管，隨著被研磨的碳納米管逐漸靠近，它們發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而產(chǎn)生石墨烯納米帶。

　　在參與此項研究的萊斯大學(xué)，印度理工學(xué)院和貝魯特美國大學(xué)（American University in Beirut）的實驗室，這些實驗得以在不同的條件下不斷重復(fù)。這些環(huán)境包括標(biāo)準(zhǔn)實驗室環(huán)境、真空、戶外和不同的濕度、溫度、時間以及季節(jié)。

　　已在三大洲開展了合作的研究者們?nèi)耘f無法精確地獲悉納米尺度下發(fā)生了什么。Kabbani表示：這是一個放熱反應(yīng)，所以能量足以使納米管破碎成為帶狀，但是動力學(xué)的細(xì)節(jié)很難監(jiān)測到。我們無法做到將兩支納米管在顯微鏡下磨碎并觀察這個過程，至少現(xiàn)在還做不到。



　　這種結(jié)果不言自明。

　　Ajayan說道：我不知道為什么以前人們沒有發(fā)現(xiàn)此辦法，即可以通過納米結(jié)構(gòu)上的反應(yīng)物控制化學(xué)反應(yīng)。我們的工作僅僅是此方向的開端，接下來我們還有好多工作要做。